第三代半導體氮化镓（GaN）近幾年在消費類電源産品中得到廣泛應用，加速了傳統小功率、大個頭電源擴充卡的更新換代，電源産品的功率密度大幅提升。與此同時，随着USB PD3.1快充标準的釋出，最大240W的輸出功率也對整個電源系統的性能提出了更加嚴苛的要求。如何通過更簡單的方式實作大功率、高性能、高密度的電源設計，已經成為廣大電源工程師普遍面臨的問題。
Power Integrations作為一家專注于半導體領域高壓功率變換的技術創新型公司，在高內建電源晶片市場有着深厚的技術積累，目前已經針對氮化镓快充應用推出了一系列PowiGaN電源晶片，并擁有準諧振反激QR架構以及有源鉗位ACF架構兩種類型，可滿足多種功率的高密度快充應用。與此同時，PI還推出了一款全內建PD電源晶片，更高的內建度為小功率快充電源設計提供了全新解決方案。
據了解，目前PI的氮化镓電源晶片已經被OPPO、小米、ANKER、努比亞、貝爾金、綠聯、倍思等衆多知名品牌的快充産品采用，得益于高的內建的特性，PI電源晶片在實作小體積電源設計時優勢明顯。
近期充電頭網有幸采訪了PI市場營銷副總裁Doug Bailey，交流了PI在消費類電源市場的産品布局以及未來行業趨勢。以下是本次采訪的文字實錄：
充電頭網：PI有什麼獨特的設計，可以降低電源晶片的待機功耗？
PI：Power Integrations的EcoSmart技術擔當電源的大腦，不僅提供産品運作所需的電壓和電流，而且還智能地管理功率流，即使在輕載下也能保持高效率。沒有負載時，EcoSmart技術可有效關閉電源，使功耗接近于零。迄今為止，據估計，EcoSmart技術已節省近1500億千瓦時的能源。
充電頭網：一直以來PI都是深耕電源晶片市場，協定晶片都來自其他合作夥伴。今年看到PI推出了內建PD協定的新品，請問這會不會與現有的合作夥伴形成競争關系？PI是如何看待這一問題的？
PI：Power Integrations與所有領先的PD協定控制器公司開展合作，并推廣采用Weltrend、Via Labs、Injoinic和其他供應商相關産品的參考設計。這使設計人員在使用Power Integrations的IC進行設計時可以選用他們喜歡的微控制器IC，我們将繼續支援這項活動。在支援先進的多路輸出設計以及利用各種複雜的協定選項和OEM特定的自定義協定和擴充方面，專業控制器供應商做得非常出色。
“內建”(Integration)是我們公司名稱的組成部分。對于某些簡單的應用，可以選用我們的InnoSwitch3-PD産品系列，這些器件内置USB C和PD微控制器以及InnoSwith3系列的其他常見元件，可最大限度地減少BOM數量。這是目前內建度最高的解決方案，非常适合低成本、小型、簡單的USB接口設計。
充電頭網：InnoSwitch4 系列電源晶片有很高的效率，請問PI對USB PD3.1使用的大功率電源晶片有布局嗎？
PI：Power Integrations最新的InnoSwitch-4系列IC包括功率更大的氮化镓器件，其RDS(on)更低，是以損耗更低。目前面有一個PFC級時，InnoSwitch-4與Power Integrations的ClampZero有源鉗位IC相結合，可以提供高達220W的功率，這對于大多數USB-PD 3.1擴充卡而言已足夠。
充電頭網：據了解，目前PI現有的晶片都是内置功率器件的高內建設計，功率最大可達到110W且無需散熱片，那麼針對最新的140W、240W快充電源，使用PI晶片如何才能實作？
PI：Power Integrations的工程師已經開發出更大功率、更高效的氮化镓開關，我們已經用這些新器件更新了InnoSwitch-4産品系列和ClampZero産品系列。InnoSwitch4-CZ可提供高達220W的功率。它不僅高效，而且易用，為可變輸出電源的諧振變換器提供了一種更靈活、成本更低的替代方案。
充電頭網：請問對于已經到來的USB PD3.1快充，PI覺得往後會在哪些領域有重大應用，而PI是否已做好了相應準備？
PI：我們現在看到有的充電器能夠提供240W的功率。大多數消費電子産品和家用電器都支援240W的輸出功率，是以我們看到USB PD3.1在達到該功率級别的應用中變得無處不在。
充電頭網：請問PI如何看待快充市場的發展？
PI：有一個詞被用來描述無法使用手機的恐懼：Nomophobia（無手機恐懼症）。更具體地說，根據LG的一項調查，“低電量焦慮症”是指當您的電池電量耗盡時所經曆的恐懼感 -“導緻您按照手機而不是您自己的方式生活”。
随着智能裝置複雜性的增加，它們需要更多的電量，但使用者（可能患有低電量焦慮症）希望充電速度越來越快。Power Integrations提供多種功率變換IC解決方案，以滿足移動充電器市場的需求。InnoSwitch産品系列将初級、次級和回報電路同時內建到一個表面貼裝離線式反激開關IC中。InnoSwitch IC内部內建了高壓初級側開關（功率MOSFET或氮化镓(GaN)開關）、初級側控制器、用于同步整流的次級側控制器以及可省去光耦的FluxLink通信技術。
充電頭網：請問PI是如何在電源晶片産品上展現降低碳排放？
PI：Power Integrations的主要目标之一是提高能源生産、傳輸和消費的效率。提高功率變換效率有助于減少能源浪費，是以需要産生的能源更少，這意味着，如果仍在使用化石燃料，碳排放就更少。
Power Integrations現在針對智能手機和擴充卡應用推出基于氮化镓的InnoSwitch4-CZ電源IC，其效率超過95%。我們還提供BridgeSwitch IC，可使400W以内的無刷直流電機驅動應用中的逆變器轉換效率達到98.5%以上。我們還針對大功率應用推出了SCALE-iFlex LT雙通道即插即用型門極驅動器，該器件可将多個并聯EconoDUAL子產品的性能提高20%，使使用者可以從功率逆變器和變換器堆棧中節省每六個子產品中的一個。此外，這些驅動器适配新能源發電和存儲應用，可進一步減少碳排放。
充電頭網：貴司在2022年将有哪些快充新品推出，友善透露一下嗎？
PI：我們已經與領先的OEM和非原廠配件公司合作，利用我們最新的創新技術打造大功率擴充卡。敬請關注後續消息！
充電頭網：目前PI氮化镓晶片累計出貨量達到了多少顆？
PI：據可信的第三方報告顯示，Power Integrations在2019年、2020年和2021年占據氮化镓電源市場的最大份額。我們對此表示同意，預計在可預見的未來我們仍将保持領先地位。
充電頭網：請問PI未來有可能向無線充領域發展嗎？
PI：無線充電是一項非常有趣的技術。我們為無線電源系統提供高效電源IC，我們正在密切跟蹤市場發展，例如功率水準的提高，以確定我們能夠繼續為該市場領域提供高品質的解決方案。
充電頭網總結
面對不斷增長的氮化镓快充市場，老牌電源晶片廠商PI進行了全面的産品布局，基于高內建合封晶片的技術優勢，一顆晶片就能完成高密度快充電源的設計中的大部分功能。
在高性能的ACF電源架構方面，推出了InnoSwitch-4+ClampZero的組合，最高效率可達95%；對于低成本、小功率的氮化镓快充而言，PI推出了內建度更高的InnoSwitch3-PD産品系列。
在大功率快充領域，PI還布局了PFC晶片以及開發了更大功率、更高效的氮化镓開關，目前能夠提供最大220W快充電源方案，滿足現階段USB PD3.1快充的應用需求。